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摘要：本文介绍了开关柜局部放电的检测、定位手段及其分析方法，并对其在实际现场运用存在的不足进行了分析，最后给出了适合现场测量的相对行之有效的方法，即结合开关柜局部放电的机理进行综合分析判断，对缺陷的位置、严重程度作出准确判断。
关键词：开关柜，局部放电，定位，现场工作
中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
随着电网的快速发展，电网规模的迅速扩大，传统的周期性设备检修模式已不能适应国家电网公司发展和电网发展要求，逐渐暴露出维修不足的问题。经过长期的探索研究，国家电网公司制定并推行了一种新的检修管理策略─“状态检修”[1]，即根据状态检测信息，对设备健康状态和故障发展趋势做出评估，依据设备的实际状况制订维护、检修策略和计划，合理降低了检修成本，提高检修效率，保障设备可靠运行。
本文所阐述的开关柜局部放电的测试就是状态检修的重要组成部分。由于此类项目开展时间不长，现场经验积累不够，以及根据测试结果对设备状态判定的有效性受到诸多因素的影响，因此，需要状态检修人员在实践中总结典型的故障类型，在不同的外界影响因素下探索与之对应的有效的测试方法，让开关柜的状态检修慢慢成熟起来，最终摆脱对设备周期性状态检修模式的依赖。
2开关柜局部放电测试原理
2.1 TEV（暂态对地电压）
当高压电气设备发生局部放电时，放电电量先聚集在与放电点相邻的接地金属部分，形成电磁波并向各个方向传播，对于内部放电，放电电量聚集在接地屏蔽的内表面，因此如果屏蔽层是连续时无法在外部检测到放电信号。但实际上，屏蔽层通常在绝缘部位、垫圈连接处、电缆绝缘终端等部位出现破损而导致不连续，这样，高频电磁信号就会传输到设备外层。
通常，局部放电所产生的信号可以看成是由一个点源发出[2]，局部放电产生的电磁波通过金属箱体的接缝处或气体绝缘开关的衬垫传播出去，同时产生一个暂态电压，通过设备的金属箱体外表面而传到地下去。因此，可以通过在运行中的开关设备的金属外箱壳上放置一个电容耦合式探测器来测试开关设备内的局部放电情况，如图1所示。
图1 TEV测试原理示意图
2.2局部放电定位
通过检测局部放电产生的TEV信号，不仅可以对运行中的开关柜内的设备局部放电状况进行定量测试，而且可以通过同一放电源到不同探测器的时间差异对局部放电源进行定位。原理如图2所示。
图2 TEV定位原理示意图
2.3局部放电分析技术
1、横向分析法
该分析假设同一个开关室内开关柜的设备绝缘水平不存在明显的差异，可以通过分析同次测量结果的平均水平，并衡量个体偏离总体平均水平的程度来判断设备是否存在绝缘缺陷。针对以上分析，对同一个开关室内开关柜的测试结果进行横向比较，当某一开关柜个体的测试结果比其它开关柜的测试结果及现场背景值均大时，则初步可以认为此设备存在缺陷的可能性较大，如图3所示。
图3横向分析示意图
如邯郸供电局某站10kV开关柜暂态低电压测量数据如表1：
表1 暂态低电压检测数据 （dB）
提取开关柜前上的测量数据进行横向比较结果如图4所示。
图4 开关柜前上局放量统计图
通过横向比较，我们就可以知道040开关柜的前上位置局放量异常，存在缺陷的可能性较大。
2、趋势分析法
该分析假定设备的绝缘水平不会发生突发性恶化，连续性的局放测试数据不会出现大的差异，即变化量保持稳定，且围绕零点波动。对同一开关柜不同时间的测试结果进行分析，从而比较分析得出开关柜的运行状况。需要周期性的对开关室内开关柜进行检测，并将每次检测的结果存档备份，以便于分析不同时间内设备局部放电状态的变化，从而判断设备的运行状况。
3、TEV判据法
根据大量的实验以及现场的测试经验，得出以下判断数据供检测人员使用：
1）当发现开关室内背景值与测试值都在20dB以下时，表示开关设备正常，下月再次进行巡检；
2）如果开关室内背景值在20dB以下，而某些开关柜的测试值在20~30dB，应对该开关柜加强关注，缩短检测周期，观察检测幅值的变化趋势；
3）如果开关室内背景值在20dB以下，而某些开关柜的测试值大于30dB，则表面该开关柜有局部放电现象，应使用定位技术对放电点进行定位；
4）如果开关室内，测试值和背景值都在30dB以上，且并没有发现在某个开关柜上出现峰值，应使用定位技术来判断信号源的来源，如检测结果发现信号源来自开关柜，而不是外界的干扰信号，应使用定位技术对放电点进行定位；
5）所有故障处理过的开关柜，应再次对该开关室进行局部放电检测，检测结果与处理前进行比较，衡量故障处理的准确性。
3探索适合现场的测试方法
事实上，现场测试过程中会出现许多不可控的外界因素，如空气中传播的无线电磁波，手机发射的高频信号等都会影响测试结果，因此，要想准确判断设备是否存在故障，完全依赖仪器的测试结果不是绝对可靠。经过对邯郸局所辖各站开关柜长期的带电测试工作，我们总结出一套相对行之有效的测试方法。
首先对站内设备进行巡检，发现异常数据后，不能盲目去断定开关柜存在故障，要综合开关柜柜内设备类型，结合现场状况作进一步分析。
要听，听开关柜内设备运行中有没有异常声响，局部放电会产生微弱的放电声，通常设备在正常运行过程中也会由于电流的电动力效应导致的导线部分发生轻微的颤动，发出“嗡嗡”的闷音，与此不同，放电的声音則是比较清脆的咝咝声，因此，开关柜大部分局部放电故障是可以通过听声音进行辅助判断分析的。
要闻，放电会产生臭氧和氮气等气体，氮氧化物在潮湿的空气中会产生醋酸，进而腐蚀所接触的金属物体和绝缘表面，我们可以通过闻放电及腐蚀产生的特殊气味来判断是否发生放电，当然这个方法受缺陷严重程度的影响具有一定的局限性。
要看，如果是设备外围发生放电了，最直观的就是可以看到放电的迹象，尤其是发生电晕放电的时候，在放电点周围可以看到光亮，这样就可以直接断定故障部位及故障严重程度。
要想，借助测试仪器测得的异常数据，听到的异常声响，问到的异常气味，看到的异常发光点，对收集到的信息进行关联，分析它们与局部放电的具体关系，为进一步的诊断做好铺垫。
经过对开关柜进行全面的“体检”，最后我们就可以出具一份相对准确的诊断结果书，初步判断开关柜的运行状态良好与否。
4 结论
通过测量暂态地电压判断开关柜是否发生局部放电不失为一种行之有效的方法，但是由于实际现场存在的各种干扰，仅靠仪器测得的数据不足以准确定位缺陷，对于试验人员来说还需要从本质上摸清局部放电发生的机理及造成的影响，结合实际工作经验对开关柜状态进行综合分析。这就需要试验人员在工作中多听，多看，多想，积累足够的现场经验，再借助仪器对开关柜是否发生局部放电作出准确的判断。
参考文献：
电网设备状态检测技术应用典型案例.国家电网公司生产技术部编.北京：中国电力出版社.2012.
邱昌容，王乃庆.电工设备局部放电及其测试技术[M]. 北京：机械工业出版社，1994.
关键词：开关柜，局部放电，定位，现场工作
中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
随着电网的快速发展，电网规模的迅速扩大，传统的周期性设备检修模式已不能适应国家电网公司发展和电网发展要求，逐渐暴露出维修不足的问题。经过长期的探索研究，国家电网公司制定并推行了一种新的检修管理策略─“状态检修”[1]，即根据状态检测信息，对设备健康状态和故障发展趋势做出评估，依据设备的实际状况制订维护、检修策略和计划，合理降低了检修成本，提高检修效率，保障设备可靠运行。
本文所阐述的开关柜局部放电的测试就是状态检修的重要组成部分。由于此类项目开展时间不长，现场经验积累不够，以及根据测试结果对设备状态判定的有效性受到诸多因素的影响，因此，需要状态检修人员在实践中总结典型的故障类型，在不同的外界影响因素下探索与之对应的有效的测试方法，让开关柜的状态检修慢慢成熟起来，最终摆脱对设备周期性状态检修模式的依赖。
2开关柜局部放电测试原理
2.1 TEV（暂态对地电压）
当高压电气设备发生局部放电时，放电电量先聚集在与放电点相邻的接地金属部分，形成电磁波并向各个方向传播，对于内部放电，放电电量聚集在接地屏蔽的内表面，因此如果屏蔽层是连续时无法在外部检测到放电信号。但实际上，屏蔽层通常在绝缘部位、垫圈连接处、电缆绝缘终端等部位出现破损而导致不连续，这样，高频电磁信号就会传输到设备外层。
通常，局部放电所产生的信号可以看成是由一个点源发出[2]，局部放电产生的电磁波通过金属箱体的接缝处或气体绝缘开关的衬垫传播出去，同时产生一个暂态电压，通过设备的金属箱体外表面而传到地下去。因此，可以通过在运行中的开关设备的金属外箱壳上放置一个电容耦合式探测器来测试开关设备内的局部放电情况，如图1所示。
图1 TEV测试原理示意图
2.2局部放电定位
通过检测局部放电产生的TEV信号，不仅可以对运行中的开关柜内的设备局部放电状况进行定量测试，而且可以通过同一放电源到不同探测器的时间差异对局部放电源进行定位。原理如图2所示。
图2 TEV定位原理示意图
2.3局部放电分析技术
1、横向分析法
该分析假设同一个开关室内开关柜的设备绝缘水平不存在明显的差异，可以通过分析同次测量结果的平均水平，并衡量个体偏离总体平均水平的程度来判断设备是否存在绝缘缺陷。针对以上分析，对同一个开关室内开关柜的测试结果进行横向比较，当某一开关柜个体的测试结果比其它开关柜的测试结果及现场背景值均大时，则初步可以认为此设备存在缺陷的可能性较大，如图3所示。
图3横向分析示意图
如邯郸供电局某站10kV开关柜暂态低电压测量数据如表1：
表1 暂态低电压检测数据 （dB）
提取开关柜前上的测量数据进行横向比较结果如图4所示。
图4 开关柜前上局放量统计图
通过横向比较，我们就可以知道040开关柜的前上位置局放量异常，存在缺陷的可能性较大。
2、趋势分析法
该分析假定设备的绝缘水平不会发生突发性恶化，连续性的局放测试数据不会出现大的差异，即变化量保持稳定，且围绕零点波动。对同一开关柜不同时间的测试结果进行分析，从而比较分析得出开关柜的运行状况。需要周期性的对开关室内开关柜进行检测，并将每次检测的结果存档备份，以便于分析不同时间内设备局部放电状态的变化，从而判断设备的运行状况。
3、TEV判据法
根据大量的实验以及现场的测试经验，得出以下判断数据供检测人员使用：
1）当发现开关室内背景值与测试值都在20dB以下时，表示开关设备正常，下月再次进行巡检；
2）如果开关室内背景值在20dB以下，而某些开关柜的测试值在20~30dB，应对该开关柜加强关注，缩短检测周期，观察检测幅值的变化趋势；
3）如果开关室内背景值在20dB以下，而某些开关柜的测试值大于30dB，则表面该开关柜有局部放电现象，应使用定位技术对放电点进行定位；
4）如果开关室内，测试值和背景值都在30dB以上，且并没有发现在某个开关柜上出现峰值，应使用定位技术来判断信号源的来源，如检测结果发现信号源来自开关柜，而不是外界的干扰信号，应使用定位技术对放电点进行定位；
5）所有故障处理过的开关柜，应再次对该开关室进行局部放电检测，检测结果与处理前进行比较，衡量故障处理的准确性。
3探索适合现场的测试方法
事实上，现场测试过程中会出现许多不可控的外界因素，如空气中传播的无线电磁波，手机发射的高频信号等都会影响测试结果，因此，要想准确判断设备是否存在故障，完全依赖仪器的测试结果不是绝对可靠。经过对邯郸局所辖各站开关柜长期的带电测试工作，我们总结出一套相对行之有效的测试方法。
首先对站内设备进行巡检，发现异常数据后，不能盲目去断定开关柜存在故障，要综合开关柜柜内设备类型，结合现场状况作进一步分析。
要听，听开关柜内设备运行中有没有异常声响，局部放电会产生微弱的放电声，通常设备在正常运行过程中也会由于电流的电动力效应导致的导线部分发生轻微的颤动，发出“嗡嗡”的闷音，与此不同，放电的声音則是比较清脆的咝咝声，因此，开关柜大部分局部放电故障是可以通过听声音进行辅助判断分析的。
要闻，放电会产生臭氧和氮气等气体，氮氧化物在潮湿的空气中会产生醋酸，进而腐蚀所接触的金属物体和绝缘表面，我们可以通过闻放电及腐蚀产生的特殊气味来判断是否发生放电，当然这个方法受缺陷严重程度的影响具有一定的局限性。
要看，如果是设备外围发生放电了，最直观的就是可以看到放电的迹象，尤其是发生电晕放电的时候，在放电点周围可以看到光亮，这样就可以直接断定故障部位及故障严重程度。
要想，借助测试仪器测得的异常数据，听到的异常声响，问到的异常气味，看到的异常发光点，对收集到的信息进行关联，分析它们与局部放电的具体关系，为进一步的诊断做好铺垫。
经过对开关柜进行全面的“体检”，最后我们就可以出具一份相对准确的诊断结果书，初步判断开关柜的运行状态良好与否。
4 结论
通过测量暂态地电压判断开关柜是否发生局部放电不失为一种行之有效的方法，但是由于实际现场存在的各种干扰，仅靠仪器测得的数据不足以准确定位缺陷，对于试验人员来说还需要从本质上摸清局部放电发生的机理及造成的影响，结合实际工作经验对开关柜状态进行综合分析。这就需要试验人员在工作中多听，多看，多想，积累足够的现场经验，再借助仪器对开关柜是否发生局部放电作出准确的判断。
参考文献：
电网设备状态检测技术应用典型案例.国家电网公司生产技术部编.北京：中国电力出版社.2012.
邱昌容，王乃庆.电工设备局部放电及其测试技术[M]. 北京：机械工业出版社，1994.